Ingénierie et conversion de lumière (i-Lum)

Responsable(s) d'équipe :

Christian Seassal
Cécile Jamois (adj.)
Alain Fave (adj.)

La nouvelle équipe i-Lum est née de la fusion des équipes Nanophotonique et Photovoltaïque de l’INL, dont les membres partagent une culture commune en nanophotonique et en optoélectronique. L’équipe vise à explorer de nouveaux concepts d’interaction lumière-matière et de conversion de la lumière, et à développer de nouveaux dispositifs démonstrateurs. Les enjeux applicatifs sont vastes : le traitement optique de l’information, la conversion de l’énergie solaire, et la détection par voie optique pour la santé et l’environnement.

Les approches développées par l’équipe i-Lum

Les domaines d’activité de l’équipe sont la conception, la réalisation et l’étude de briques de base en nanophotonique et en optoélectronique, opérant de l’UV au moyen-infrarouge. L’équipe mène plus spécifiquement ses activités au travers de trois approches clés :

  • L’optoélectronique hétérogène, qui vise à combiner intimement différents milieux dotés de propriétés optiques ou électro-optiques spécifiques et complémentaires. Des matériaux émetteurs ou absorbeurs de lumière, optiquement linéaires ou non linéaires, sont mis en œuvre sous les formes les plus appropriées.
  • Le contrôle de l’interaction lumière-matière à l’aide de nouveaux designs de structures photoniques. Parmi les nouveaux concepts explorés, on peut citer notamment les brisures de symétrie dans les structures périodiques, ainsi que des concepts issus du domaine de la matière topologique.
  • La prise en compte de la vision applicative et des contraintes liées à l’intégration des briques de base dans des systèmes. Cette « vision globale » requiert des développements très spécifiques (par ex. le développement de la simulation multi-physique pour la prise en compte des conditions réelles de fonctionnement).

Les grands objectifs de l’équipe i-Lum

  • Concevoir et réaliser des circuits « tout-optique » et photoniques agiles fondés sur l’intégration hétérogène de matériaux 2D et d’oxydes fonctionnels avec des cristaux photoniques et métasurfaces.
    Principaux groupes-projets associés : Intégration Hybride de Matériaux pour l’ONL sur puce, Moyen Infrarouge, Métasurfaces et Matériaux Accordables, Photonique intégrée : Concepts et technologies, Ingénierie Photonique
  • Développer des concepts et briques technologiques pour la conversion efficace de l’énergie solaire : développement de cellules photovoltaïques à hauts rendements et intégrées à leur environnement.
    Principaux groupes-projets associés : Photovoltaïque, Management de la Lumière Incohérente, Pérovskites Hybrides, Thermique, Couleur
  • Développer des concepts et des dispositifs de détection moléculaire pour le diagnostic médical et l’analyse environnementale : explorer des concepts originaux en ingénierie photonique, et les mettre en œuvre pour la réalisation de systèmes de détection .
    Principaux groupes-projets associés : Capteurs et Biophotonique, Moyen Infrarouge, Ingénierie Photonique
  • Explorer de nouveaux régimes d’interaction lumière-matière : contrôle des photons et des polaritons « à la demande ». Cette thématique est fondée sur la manipulation des modes de Bloch de structures périodiques interagissant avec l’espace libre (structures « 2.5D »), mais de manière plus large et généralisée.
    Principaux groupes-projets associés : Pérovskites Hybrides, Ingénierie Photonique

 

Publications de l’équipe sur HAL

Faits Marquants

Cristaux Photoniques et cellules photovoltaïques Silicium

Cristaux photoniques sur Si poreux pour biocapteurs

Nanofils GaAs/AlGaAs pour cellules solaires tandem sur silicium

Miroir de Bragg pour cellule en couche mince de Si épitaxié

Métamatériaux Hyperboliques à base d’oxydes de perovskites